DE1496344B2

DE1496344B2 - Accumulator cell that contains a control electrode in addition to the positive and negative main electrodes

Info

Publication number: DE1496344B2
Application number: DE19651496344
Authority: DE
Inventors: Siegfried; Peters Freimut Dr.; 58OO Hagen Dickfeldt
Original assignee: Varta AG, 6OOO Frankfurt
Priority date: 1965-12-10
Filing date: 1965-12-10
Publication date: 1970-11-19
Also published as: US3526822A; JPS463222B1; FR1562770A; GB1141518A; DE1496344A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatorenzelle, die neben positiven und negativen Hauptelektroden eine Steuerelektrode enthält, die auf den Ladezustand der Akkumulatorenzelle anspricht und zur Steuerung der Ladung oder Entladung der Akkumulatorenzelle dient. Weiterhin wird eine Schaltvorrichtung beschrieben, in der mittels einer derartigen Akkumulatorenzelle mit Steuerelektrode die Ladung und Entladung der Akkumulatorenzelle gesteuert wird.The invention relates to an accumulator cell which, in addition to positive and negative main electrodes contains a control electrode which responds to the state of charge of the accumulator cell and for control is used to charge or discharge the battery cell. Furthermore, a switching device is described, in which the charging and discharging are carried out by means of such a battery cell with a control electrode the accumulator cell is controlled.

Bei der Ladung von Akkumulatoren soll im allgemeinen die eingeladene Strommenge in einem bestimmten Verhältnis zur entnommenen Strommenge stehen, d. h., der Ladefaktor soll einen bestimmten Wert nicht übersteigen, wenn auf eine möglichst lange Lebensdauer der Zellen Wert gelegt wird. Auch bei dem sogenannten Pufferbetrieb, bei einem Betrieb in Ladungserhaltung und bei einer Dauerladung, d. h. bei länger andauernden Ladevorgängen, sollen die sich schließlich einstellenden Stromstärken bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten.When charging accumulators, in general the amount of electricity charged in a certain ratio to the amount of electricity withdrawn stand, d. In other words, the load factor should not exceed a certain value, if possible long service life of the cells is important. Even with the so-called buffer operation, in one operation in charge retention and with a permanent charge, d. H. for longer charging processes, should the current intensities that ultimately arise do not exceed certain limit values.

Um eine lange Lebensdauer zu erreichen, sucht man auch bei der Entladung von gasdichten und wartungsarmen Akkumulatoren länger dauernde Tiefentladungen, die mit dem Umpolen einer oder mehrerer Zellen im Batterieverband verbunden sein können, zu vermeiden.In order to achieve a long service life, one also looks at the discharge of gas-tight and low-maintenance Accumulators have long-lasting deep discharges, which are caused by reversing one or more Cells in the battery bank can be connected to avoid.

Besondere Schwierigkeiten bestehen bei der Aufladung von gasdichten Akkumulatoren. Erfolgt die Ladung mit einem konstanten Strom und strebt man eine vollständige Aufladung in möglichst kurzer Zeit an, so ist man gezwungen, zwecks Vermeidung einer Überladung mit Zeitschaltuhren zu arbeiten, da gasdichte Zellen, z. B. vom Nickel-Cadmium-Typ, bei Gasungsbeginn keine ausgeprägte Änderung der Ladespannung zeigen. Die Einhaltung eines vorgegebenen Ladefaktors bei der Ladung ist oft mit Schwierigkeiten verbunden, da die vor der Ladung entnommene oder durch Selbstentladung während Ruhezeiten verlorengegangene Strommenge nicht immer bekannt ist. Daher ist es nicht möglich, zwecks Vermeidung einer Überladung beim Arbeiten mit Schaltuhren die einzustellende Ladezeit der vorher entnommenen bzw. verlorengegangenen Strommenge anzupassen, so daß die Gefahr besteht, daß entweder zuviel oder zuwenig geladen wird.There are particular difficulties when charging gas-tight accumulators. If the Charge with a constant current and strive for a full charge in the shortest possible time on, you are forced to work with timers in order to avoid overloading, because it is gas-tight Cells, e.g. B. of the nickel-cadmium type, no pronounced change in the beginning of gassing Show charging voltage. Compliance with a specified load factor when charging is often involved Difficulties associated with it, as it was removed before charging or by self-discharge during Rest periods the amount of electricity lost is not always known. Hence it is not possible in order to Avoid overloading when working with time switches to adjust withdrawn or lost amount of electricity, so that there is a risk that either too much or too little is being charged.

Bei der Ladung von Bleiakkumulatoren sowie von offen betriebenen alkalischen Akkumulatoren wird vielfach der Spannungsanstieg am Ende der Ladung infolge Beginn der Gasung an den positiven bzw. negativen Elektroden für Steuer- oder Schaltvorgänge ausgenutzt, welche den Ladevorgang beenden bzw. den Ladestrom so weit herabsetzen, daß eine schädliche Überladung nicht stattfindet. In diesen Fällen erfolgt die Steuerung ohne Zuhilfenahme einer dritten Hilfs- oder Steuerelektrode. Bei der Ladung gasdichter Zellen mit konstanter Ladespannung kann der Entladezustand der Zellen bzw. Batterie annähernd berücksichtigt werden, da sich der Ladestrom infolge ansteigender Gegenspannung der Zellen verringert.When charging lead-acid batteries as well as openly operated alkaline batteries often the increase in voltage at the end of the charge due to the start of gassing at the positive or negative electrodes are used for control or switching processes that terminate the charging process or reduce the charging current to such an extent that harmful overcharging does not occur. In these In cases, the control takes place without the aid of a third auxiliary or control electrode. In the Charging gas-tight cells with a constant charge voltage can be determined by the discharge status of the cells or battery must be approximately taken into account, as the charging current increases as a result of the increasing counter voltage of the Cells decreased.

Bei Ladevorgängen unter normalen Temperaturbedingungen treten keine besonderen Schwierigkeiten auf. Die Konstantspannungsladung gasdichter Zellen bei erhöhter Umgebungs- bzw. Zellentemperatur ist jedoch nicht unbedenklich, da sich die Zelle bei beginnender Gasentwicklung in der Zelle zusätzlich erwärmt. Gleichzeitig wird durch die erhöhte Temperatur bzw. durch die Erwärmung die Gegenspannung der Zelle verringert, wodurch wiederum bei konstanter äußerer Ladespannung der Ladestrom ansteigt, der eine weitere Erwärmung hervorruft. Es kommt so zu dem als »Run-away« bekannten Effekt, und die Zelle kann durch Überhitzung und übermäßige Gasentwicklung zerstört werden.There are no particular difficulties when charging under normal temperature conditions on. The constant voltage charge of gas-tight cells at increased ambient or cell temperature is however, this is not entirely unproblematic, as the cell also becomes detoxified when gas begins to develop in the cell warmed up. At the same time, the counter-voltage is created by the increased temperature or the heating of the cell, which in turn increases the charging current with a constant external charging voltage, which causes further warming. This creates the effect known as "run-away", and the The cell can be destroyed by overheating and excessive gas generation.

Es ist praktisch nicht möglich, eine gasdichte Zelle durch Konstantspannungsladung in ein bis zwei Stunden aufzuladen und den Restladestrom dann so weit abzusenken, daß er bei zeitlicher weiter ausgedehnter Ladung ungefährlich ist.It is practically impossible to achieve a gas-tight cell by constant voltage charging in one to two hours charge and then lower the residual charge current so far that it is further extended with time Cargo is harmless.

Bei der Entladung von Akkumulatorenzellen sollen im allgemeinen bestimmte Entladeschlußspannungen nicht unterschritten bzw. länger dauernde Tiefentladungen mit Polumkehr vermieden werden, da sonst bei manchen Systemen, z. B. beim Bleiakkumulator, irreversible Prozesse eintreten. Bei offen betriebenen Zellen entsteht durch Gasentwicklung bei Tiefentladung mit Polumkehr außerdem ein zusätzlicher Elektrolytverlust, während das Gehäuse gasdichter Zellen durch den entstehenden Gasdruck zerstört werden kann. Um dies zu verhindern, wird z. B. der positiven Elektrode gasdichter Zellen eine sogenannte »antipolare Masse« zugesetzt, die das Potential der ursprünglich positiven Elektrode nach Erschöpfung der regulären Masse auf einen bestimmten, für die Reduktion des gasförmigen Sauerstoffes besonders günstigen Wert einstellt. Hierbei wird vorausgesetzt, daß der Entladestrom einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Bei höheren Entladeströmen und damit auch erhöhter Gasentwicklung ist der Gasumsatz an der jetzt als Kathode arbeitenden, mit antipolarer Masse versehenen positiven Elektrode ungenügend. Der ansteigende Gasdruck deformiert bzw. zerstört das Zellengehäuse.When discharging accumulator cells, certain end-of-discharge voltages should generally be used not fallen below or longer lasting deep discharges with polarity reversal avoided because otherwise in some systems, e.g. B. in lead accumulators, irreversible processes occur. When operated openly Cells also create an additional one due to the development of gas during deep discharge with polarity reversal Loss of electrolyte while the housing of gas-tight cells is destroyed by the resulting gas pressure can be. To prevent this, z. B. the positive electrode of gas-tight cells a so-called "Antipolar mass" added, which according to the potential of the originally positive electrode Exhaustion of the regular mass to a certain level, for the reduction of the gaseous oxygen sets a particularly favorable value. It is assumed here that the discharge current has a certain value Value does not exceed. In the case of higher discharge currents and thus also increased gas development, the Gas turnover at the positive electrode which is now working as a cathode and is provided with an antipolar mass insufficient. The increasing gas pressure deforms or destroys the cell housing.

Auf Grund der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei der Ladung ist man bestrebt, Sicherheitsvorkehrungen gegen eine schädliche Überladung zu treffen. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, sogenannte Hilfselektroden in der Akkumulatorenzelle anzubringen. Derartige Hilfselektroden dienen im allgemeinen der Beseitigung von Wasserstoff bzw. Sauerstoff auf elektrochemischem Wege. Zu diesem Zweck sind sie nur teilweise in den Elektrolyten eingetaucht und stehen mit dem Gasraum der Zellen in Verbindung. Um die Hilfselektrode auf einem für diese Funktion günstigen Potential zu halten, sind sie über Widerstände bzw. Dioden mit der Hauptelektrode verbunden, oder es wird von außerhalb eine Gleichspannung zwischen Hilfselektrode und Hauptelektrode angelegt (USA.-Patentschrift 3 080 440).Because of the difficulties in charging described above, efforts are made to take safety precautions against harmful overcharging meet. It is known in this context, so-called auxiliary electrodes in the accumulator cell to attach. Such auxiliary electrodes are generally used to remove hydrogen or Electrochemical oxygen. For this purpose, they are only partially immersed in the electrolyte and are in communication with the gas space of the cells. To place the auxiliary electrode on a for To keep this function at a favorable potential, they are connected to the main electrode via resistors or diodes or a DC voltage is applied from outside between the auxiliary electrode and the main electrode (U.S. Patent 3,080,440).

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 3 005 943 bekannt, Gasverzehrelektroden, die sich zum größten Teil im Gasraum befinden, mittels Relais mit den negativen Hauptelektroden zu verbinden und den Ladestrom bei Stromfluß durch diese Relais infolge der elektrochemischen Reduktion des bei der Ladung des Akkumulators entstehenden Sauerstoffes mittels der Relais abzuschalten.It is also known from US Pat. No. 3,005,943, gas-consuming electrodes that are for the most part located in the gas space, to be connected to the negative main electrodes by means of a relay and the charging current when current flows through these relays as a result of the electrochemical reduction of the To switch off the charging of the accumulator, the oxygen produced is switched off by means of the relay.

Nachteile dieser Anordnung sind die starke Temperaturabhängigkeit des Potentials zwischen Hilfsund Hauptelektrode sowie der Raumbedarf des zusätzlichen Gasraumes. Die bekannten Hilfselektroden benötigen nämlich, um die ausreichende Absorptionswirkung zu erfüllen, eine große Oberfläche und dementsprechend einen erhöhten Raumbedarf, so daß die Zelle bei gleichen Abmessungen geringere Kapazität besitzt.Disadvantages of this arrangement are the strong temperature dependence of the potential between auxiliary and Main electrode and the space required for the additional gas space. The known auxiliary electrodes namely, in order to achieve the sufficient absorption effect, require a large surface area and accordingly an increased space requirement, so that the cell has a lower capacity with the same dimensions owns.

Eine Steuerung kann mit derartigen bekannten Hilfselektroden auch nur während der Ladung ausgeübt werden, da sie prinzipiell nur als sauerstoffreduzierende Elektrode arbeiten kann. Ebenso wichtig ist jedoch eine Steuerung der Entladung, um die Lebensdauer der Zelle zu erhöhen.Control can also only be exercised with such known auxiliary electrodes during charging as it can in principle only work as an oxygen-reducing electrode. Is equally important however, a control of the discharge in order to increase the life of the cell.

Es wurde auch schon versucht, den Ladevorgang von Akkumulatoren mit Hilfe einer aktive, positive Elektrodenmasse enthaltenden Steuerelektrode zu beeinflussen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der älteren deutschen Offenlegungsschrift 1496 237 beschrieben. Dabei ist die Steuerelektrode eine zusätzliche dritte positive Elektrode, welche sich stets im gleichen Entladezustand wie die positiven Hauptelektroden befindet. Bei einer Entladung erreicht die positive Hauptelektrode zuerst den entladenen Zustand, diese Elektrode setzt dann dem weiteren Stromfluß einen höheren Widerstand entgegen als die über eine Relaiswicklung parallelgeschaltete Hilfselektrode, so daß der Strom auf diese übergeht und über das Relais eine Abschaltung vorgenommen wird. Bei einer Zelle mit einer derartigen Hilfselektrode kann jedoch nur die Entladung gesteuert werden.Attempts have also been made to charge batteries with the help of an active, positive To influence electrode mass containing control electrode. Such an arrangement is for example in the older German Offenlegungsschrift 1496 237 described. The control electrode is an additional third positive electrode, which is always is in the same discharge state as the main positive electrodes. When discharged, the positive main electrode first the discharged state, this electrode then sets the next Current flow has a higher resistance than the auxiliary electrode connected in parallel via a relay winding, so that the current passes over to this and a shutdown is made via the relay. In the case of a cell with such an auxiliary electrode, however, only the discharge can be controlled.

Die USA.-Patentschrift 2 988 590 beschreibt ebenfalls eine Steuerelektrode, die elektrochemischen Veränderungen bei Ladung und Entladung unterworfen ist. Die Steuerelektrode besteht dabei aus einem Nickelblech, welches mit einer dünnen Silberschicht überzogen ist. Die Widerstandsänderungen der dünnen Silberschicht dieser Steuerelektrode werden zur Steuerung von Ladung oder Entladung benutzt. Ein wesentlicher Nachteil einer solchen Anordnung liegt darin, daß eine Widerstandsmessung notwendig ist, wozu eine Hilf sspannung in Form der Zellenspannung oder einer angelegten Fremdspannung erforderlich werden.U.S. Patent 2,988,590 also describes a control electrode which is electrochemical Is subject to changes in charging and discharging. The control electrode consists of one Nickel sheet, which is coated with a thin layer of silver. The resistance changes of the thin Silver layers of this control electrode are used to control charge or discharge. A The main disadvantage of such an arrangement is that a resistance measurement is necessary, for which an auxiliary voltage in the form of the cell voltage or an applied external voltage is required will.

Weiterhin sind aus der französischen Patentschrift 1333 521 gasdichte Nickel-Cadmium-Akkumulatoren mit negativer Ladereserve und einer sauerstoffreduzierenden Hilfselektrode bekannt. Zur Aktivierung der Sauerstoffreduktion enthält eine ,solche Hilfselektrode Katalysatoren, beispielsweise Silber, Thallium, Kupfer oder Quecksilber. Eine solche Hilfselektrode muß eine möglichst große Oberfläche besitzen und mit dem Gasraum in Verbindung stehen. Über ein Meßinstrument oder eine Relaisanordnung ist sie mit der negativen Hauptelektrode verbunden. Auch eine solche Hilfselektrode kann außer zur Sauerstoffreduktion nur zur Steuerung des Ladevorgangs herangezogen werden.Furthermore, from the French patent 1333 521 gas-tight nickel-cadmium batteries known with a negative charge reserve and an oxygen-reducing auxiliary electrode. To activate the oxygen reduction, such an auxiliary electrode contains catalysts, for example silver, thallium, Copper or mercury. Such an auxiliary electrode must have as large a surface as possible and are in communication with the gas space. Via a measuring instrument or relay arrangement it is connected to the main negative electrode. Such an auxiliary electrode can also be used in addition to Oxygen reduction can only be used to control the charging process.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine Akkumulatorenzelle mit bifunktionell arbeitender Steuerelektrode, welche sowohl eine sichere Ladebegrenzung als auch eine Entladebegrenzung bei Akkumulatorenzellen gewährleistet. Zur Erläuterung des neuen Begriffes »bifunktionell« in Verbindung mit einer Steuerelektrode sei ausgeführt, daß darunter eine Hilfselektrode zu verstehen ist, die in elektrischem Kontakt mit einer regulären Elektrode steht und an der sowohl eine elektrochemische Oxidationsreaktion bei anodischer Polarisation wie eine elektrochemische Reduktionsreaktion bei kathodischer Polarisation ablaufen kann.The aim of the present invention is therefore an accumulator cell with bifunctional working Control electrode, which provides both a safe charge limit and a discharge limit Accumulator cells guaranteed. To explain the new term "bifunctional" in connection with a control electrode it should be stated that this is to be understood as an auxiliary electrode, which is in electrical Contact is with a regular electrode and at which both an electrochemical oxidation reaction with anodic polarization and an electrochemical one Reduction reaction can take place with cathodic polarization.

Da also an der gleichen Elektrode zwei verschiedene elektrochemische Reaktionen ablaufen können, besteht auch in elektrischer Hinsicht eine Bifunktion, indem die Steuerelektrode, wie nachstehend beschrieben ist, sowohl auf Grund der elektrochemischen Oxidationsreaktion wie auf Grund der elektrochemischen Reduktionsreaktion ein elektrisches Signal abgibt, das in einem Fall z. B. zur Steuerung der La- : dung, im anderen Fall z. B. zur Steuerung der Entladung ausgenutzt werden kann.Since two different electrochemical reactions can take place on the same electrode, there is also a bifunction from an electrical point of view, in that the control electrode, as described below is, both due to the electrochemical oxidation reaction and due to the electrochemical Reduction reaction emits an electrical signal that in one case z. B. to control the load : dung, in the other case z. B. can be used to control the discharge.

Ein Beispiel einer Bifunktion nach der Erfindung ist:An example of a bifunction according to the invention is:

O₂-Entwicklung als elektrochemische Oxidationsreaktion bei anodischer Polarisation,O ₂ development as an electrochemical oxidation reaction with anodic polarization,

Reduktion von O₂ als elektrochemische Reduktionsreaktion bei kathodischer Polarisation.
Angewendet auf einen gasdichten alkalischen Akkumulator bedeutet dies, daß an einer Steuerelektrode in Bifunktion entweder eine Sauerstoffentwicklung bei der Ladung des Akkumulators und eine Sauerstoffreduktion bei seiner Entladung oder als zweite Möglichkeit eine Sauerstoffreduktion bei der Ladung des Akkumulators, eine Sauerstoffentwicklung bei der Entladung stattfindet.Reduction of O ₂ as an electrochemical reduction reaction with cathodic polarization.
Applied to a gas-tight alkaline accumulator, this means that on a control electrode in bifunction there is either an oxygen development when the accumulator is charged and an oxygen reduction when it is discharged or, as a second possibility, an oxygen reduction when the accumulator is charged, an oxygen development when it is discharged.

Welche dieser beiden Möglichkeiten im Akkumulator tatsächlich vorliegt, ergibt sich daraus, mit welchen der beiden Hauptelektroden die Steuerelektrode über elektrische Bauelemente verbunden ist. Bei Verbindung mit der positiven Elektrode erfolgt an der Steuerelektrode bei der Ladung eine elektrochemische Oxidationsreaktion (O₂-Entwicklung), bei dei Entladung eine elektrochemische Reduktionsreaktion (Reduktion von O₂).
Bei der Verbindung mit der negativen Elektrode ist es umgekehrt: Bei der Ladung findet an der in Bifunktion arbeitenden Steuerelektrode eine Sauerstoffreduktion, bei erschöpfender Entladung eine Sauerstoffentwicklung statt. Die geschilderte Bifunktion der Steuerelektrode nach der Erfindung ist an die Bedingung gebunden, daß die Kapazität und der Ladezustand der Hauptelektroden der Funktion der Steuerelektrode angepaßt sind. In welcher Weise dies geschieht, wird nachstehend im einzelnen ausgeführt. Which of these two possibilities is actually present in the accumulator results from which of the two main electrodes the control electrode is connected to via electrical components. When connected to the positive electrode of an electrochemical oxidation reaction in dei discharge an electrochemical reduction reaction (reduction of O ₂₎ takes place at the control electrode during charging (O ₂ evolution).
When connecting to the negative electrode, the opposite is true: when charging, there is a reduction in oxygen at the bifunctional control electrode, and when the discharge is exhausted, oxygen is generated. The described bifunction of the control electrode according to the invention is linked to the condition that the capacity and the state of charge of the main electrodes are adapted to the function of the control electrode. How this is done is detailed below.

Da die Steuerelektrode erfindungsgemäß über elektrische Bauelemente bei Ladung und Entladung mit einer der Hauptelektroden verbunden ist, ist auf Grund der elektrochemischen Bifunktion eine Steuerung sowohl der Ladung (beispielsweise verbunden mit ©«,-Entwicklung an der Steuerelektrode) als auch der Entladung (beispielsweise verbunden mit O₂-Reduktion an der Steuerelektrode) als elektrische Bifunktion möglich.Since, according to the invention, the control electrode is connected to one of the main electrodes via electrical components during charge and discharge, the electrochemical dual function enables control of both the charge (for example associated with, development on the control electrode) and the discharge (for example associated with O ₂ reduction at the control electrode) as an electrical bifunction possible.

Eine Akkumulatorenzelle mit einer bifunktionell arbeitenden Steuerelektrode gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Steuerelektrode enthält, die eine bifunktionell arbeitende elektrochemisch inerte Elektrode ist, welche keine aktive Masse besitzt und deren Flächenwiderstand unabhängig vom Ladezustand der Hauptelektrode ist und die bei Ladung oder Entladung Gas entwickelt oder Gas verzehrt, daß die Steuerelektrode über elektrische Bauelemente bei Ladung und Entladung mit einer der Hauptelektroden verbunden ist, daß die Kapazität und der Ladezustand der Hauptelektroden der Funktion der Steuerelektrode angepaßt sind und daß die Steuerelektrode, die ein von der Hauptelektrode verschiedenes Potential besitzt, bei Ladung bzw. Entladung durch Gasentwicklung bzw. Gasverzehr elektrochemisch derart polarisiert wird, daß sich am elektrischen Bauelement zwischen Hauptelektrode und zugehöriger Steuerelektrode gegen Ende der Ladung bzw. Entladung ein zurAn accumulator cell with a bifunctional control electrode according to the invention is characterized in that it contains at least one control electrode which is a bifunctional one is an electrochemically inert electrode which has no active mass and its sheet resistance is independent of the state of charge of the main electrode and the charge or discharge is gas develops or consumes gas that the control electrode has electrical components during charge and discharge is connected to one of the main electrodes that the capacity and the state of charge of the main electrodes are adapted to the function of the control electrode and that the control electrode, which is one of the main electrode has different potentials, when charged or discharged due to the evolution of gas or gas consumption is electrochemically polarized in such a way that the electrical component between Main electrode and associated control electrode towards the end of the charge or discharge

Steuerung der Ladung und/oder Entladung der Akkumulatorenzelle dienender Spannungsabfall einstellt. ■ Die hier verwendeten Hilfselektroden bestehen aus dünnen Folien, Geweben oder Sinterfolien aus elektrisch leitendem, unter den Bedingungen des Akkumulators jedoch unangreifbarem Material, im Falle eines alkalischen Akkumulators, z. B. vorzugsweise aus Nickel, sind raumsparend zwischen den Hauptelektroden angebracht und von einem üblichen Separator umgeben.Control of the charge and / or discharge of the accumulator cell serving voltage drop sets. ■ The auxiliary electrodes used here consist of thin foils, fabrics or sintered foils made of electrically conductive, under the conditions of the accumulator but unassailable material, in the case of an alkaline accumulator, e.g. B. preferably made of nickel, are placed between the main electrodes to save space and by a standard separator surround.

Sie werden über Widerstände oder andere geeignete Schaltelemente elektrisch mit den Hauptelektroden verbunden, wobei die an diesen Widerständen am Ende der Ladung oder Entladung entstehenden Spannungsabfälle über Schaltvorrichtungen, die später beschrieben werden, den Lade- bzw. Entladestrom vermindern oder abschalten.They are electrically connected to the main electrodes via resistors or other suitable switching elements connected, whereby the voltage drops occurring at these resistors at the end of the charge or discharge reduce the charging or discharging current via switching devices which will be described later or switch off.

An Hand der Fig. 1 bis 11 soll die Erfindung näher erläutert werden:With reference to FIGS. 1 to 11, the invention is intended are explained in more detail:

In den Fig. 1, la, 3, 3a, 5, 7 und 9 sind jeweils schematisch die Kapazitäten und Ladezustände der Hauptelektrode und die Steuerelektrode dargestellt, wobei die negative Elektrode mit 1, die positive Elektrode mit 3 und die Steuerelektrode mit 5 bezeichnet ist.In Figs. 1, la, 3, 3a, 5, 7 and 9 are respectively the capacities and states of charge of the main electrode and the control electrode are shown schematically, where the negative electrode is designated by 1, the positive electrode by 3 and the control electrode by 5 is.

Der in diesen Figuren eingezeichnete Widerstand 6 dient als Beispiel für eine Möglichkeit der elektrischen Verbindung zwischen Hauptelektroden und Steuerelektrode. Der Potentialverlauf am Widerstand 6 während der Ladung bzw. Entladung ist in den Fig. 2, 4, 6, 8 und 10 dargestellt.The resistor 6 shown in these figures serves as an example of a possibility of electrical Connection between main electrodes and control electrode. The potential curve at the resistor 6 during charging and discharging is shown in FIGS. 2, 4, 6, 8 and 10.

Die in diesen Diagrammen angegebenen Spannungswerte beziehen sich beispielshalber sämtlich auf alkalische Akkumulatoren. Für Bleiakkumulatoren gelten andere Werte.The voltage values given in these diagrams all relate to alkaline accumulators. Different values apply to lead-acid batteries.

Ein Beispiel einer an diesen Widerstand 6 anzuschließenden Schaltvorrichtung zum Abschalten der Ladung bzw. Entladung ist in Fig. 11 gezeigt.An example of a switching device to be connected to this resistor 6 for switching off the Charge and discharge are shown in FIG.

Die F i g. 1 zeigt schematisch die Elektroden und die Kapazitätsverteilung einer an sich bekannten gasdichten Ni-Cd-Zelle mit alkalischem Elektrolyten. Die negative Elektrode 1 besitzt eine Ladereserve 2, um Wasserstoffentwicklung bei der Ladung zu verhindern. Die positive Elektrode 3 enthält einen antipolaren Zusatz 4. Zwischen beiden Elektroden befindet sich die Steuerelektrode 5. Sie besteht beispielsweise aus einem dünnen Ni-Blech, Ni-Drahtgewebe oder auch einem Ni-Sinterkörper. Statt eines metallischen Leiters kann auch jeder andere Leiter Verwendung finden, sofern er gegen den Elektrolyten beständig ist. In der Zelle ist, in der Abbildung nicht besonders dargestellt, die Steuerelektrode in einen elektrolytbeständigen Separator einer gebräuchlichen Ausführung eingebettet.The F i g. 1 shows schematically the electrodes and the capacity distribution of a gas-tight one known per se Ni-Cd cell with alkaline electrolyte. The negative electrode 1 has a charge reserve 2, to prevent hydrogen evolution during charging. The positive electrode 3 contains an antipolar one Addition 4. The control electrode 5 is located between the two electrodes. It consists, for example made of a thin Ni sheet metal, Ni wire mesh or a Ni sintered body. Instead of a metallic one Any other conductor can also be used, provided that it is against the electrolyte is constant. In the cell, not particularly shown in the figure, the control electrode is in one Embedded electrolyte-resistant separator of a common design.

Die Steuerelektrode 5 ist über den Widerstand 6 mit der positiven Elektrode 3 verbunden. Wird eine derartige Zelle geladen, so fließt über den Widerstand 6 zunächst kein Strom oder nur ein verschwindend kleiner Strom, hervorgerufen durch eine noch unbedeutende Sauerstoffentwicklung an dieser Elektrode. Auch bei später einsetzender, aber noch schwacher Sauerstoff entwicklung an der positiven Elektrode ändern sich die Verhältnisse nicht wesentlich. Erst wenn die positive Elektrode so weil aufgeladen ist, daß nahezu der gesamte Ladestrom zur Sauerstoffentwicklung dient, erfolgt ein spontaner Anstieg des den Widerstand 6 durchfließenden Stromes und damit ein erhöhter Spannungsabfall am Widerstand 6, hervorgerufen durch die jetzt einsetzende Sauerstoffentwicklung. Dieser erhöhte Spannungsäbfall am Widerstand 6 kann zur Steuerung einer Schaltvorrichtung ausgenutzt werden, um den Ladestrom abzuschalten oder herabzusetzen. Der jetzt infolge Sauerstoffentwicklung zwischen positiver Elektrode und Steuerelektrode fließende Strom ist bei konstant gehaltenem Ladestrom praktisch unabhängig von der Zellentemperatur. Steigt der Ladestrom bei konstant gehaltener Ladespannung infolge Erhöhung der Zellentemperatur an, so steigt auch der Strom zwischen positiver Elektrode und Steuerelektrode und damit auch der Spannungsabfall am Widerstand 6 an, was erfindungsgemäß zu einer rechtzeitigen Unterbrechung bzw. Herabsetzung des Ladestromes ausgenutzt wird.The control electrode 5 is connected to the positive electrode 3 via the resistor 6. Will be a If such a cell is charged, then initially no current or only a negligible current flows through the resistor 6 small current, caused by a still insignificant development of oxygen at this electrode. Even if the oxygen development starts later but is still weak on the positive one Electrode, the conditions do not change significantly. Only when the positive electrode is so because is charged so that almost the entire charging current is used for the development of oxygen, a spontaneous one occurs Increase in the current flowing through the resistor 6 and thus an increased voltage drop across the resistor 6, caused by the evolution of oxygen that is now beginning. This increased voltage drop at the resistor 6 can be used to control a switching device to the charging current switch off or reduce it. The one now between positive as a result of the development of oxygen The current flowing through the electrode and control electrode is practically independent if the charging current is kept constant on the cell temperature. If the charging current increases while the charging voltage is kept constant as a result of an increase As the cell temperature increases, the current between the positive electrode and the control electrode also increases and thus also the voltage drop across the resistor 6, which according to the invention leads to a timely Interruption or reduction of the charging current is exploited.

Während der Entladung hat die Steuerelektrode zunächst praktisch das gleiche Potential wie die positive Elektrode, da an der Steuerelektrode jetzt keine elektrochemischen Umsetzungen erfolgen. Wird die Entladung jedoch bis zur Erschöpfung der negativen Elektroden und bis zu der damit verbundenen Umpolung der Zelle weitergeführt, so beginnt an der ursprünglich negativen Elektrode eine Sauerstoffentwicklung, während in der ursprünglich positiven Elektrode der antipolare Zusatz 4 geladen, d. h. reduziert wird. Der von der ursprünglich negativen Elektrode entwickelte Sauerstoff gelangt wieder an die Steuerelektrode 5, die jetzt als sauerstoffreduzierende Elektrode gegen den das Potential der ursprünglich positiven Elektrode 3 bestimmenden, teilweise reduzierten antipolaren Zusatz 4 dieser Elektrode 3 geschaltet ist. Bei der Entladung herrschen also die umgekehrten Verhältnisse wie bei der Ladung, indem die urprünglich negative Elektrode die Funktion der Sauerstoff entwickelnden Elektrode und die ursprünglich positive Elektrode die Funktion der bei Ladung negativen Elektrode übernimmt, während die Steuerelektrode anstatt auf Sauerstoffentwicklung auf Sauerstoffreduktion anspricht.During the discharge, the control electrode initially has practically the same potential as the positive one Electrode, since no electrochemical reactions take place at the control electrode. Will the Discharge, however, until the negative electrodes are exhausted and the polarity is reversed continued in the cell, oxygen begins to develop at the originally negative electrode, while in the originally positive electrode the antipolar additive 4 is charged, i.e. H. reduced will. The oxygen developed by the originally negative electrode comes back to the Control electrode 5, which is now used as an oxygen-reducing electrode against the potential of the originally positive electrode 3 determining, partially reduced antipolar additive 4 of this electrode 3 switched is. In the case of discharge, the opposite conditions prevail as in the case of charge, in that the originally negative electrode the function of the oxygen-evolving electrode and the originally positive electrode takes over the function of the negative electrode when charged, while the control electrode responds to oxygen reduction instead of oxygen evolution.

Infolge der Sauerstoffreduktion und des Potentialanstiegs zwischen Steuerelektrode und Hauptelektrode fließt ein Strom im Widerstand 6. Der hierdurch am Widerstand 6 hervorgerufene Spannungsabfall wird jetzt unmittelbar zur Abschaltung des während der Entladung bzw. Tiefentladung fließenden Entladestromes benutzt.As a result of the oxygen reduction and the increase in potential between the control electrode and the main electrode a current flows in the resistor 6. The voltage drop caused by this across the resistor 6 is now immediately to switch off the discharge current flowing during discharge or deep discharge used.

In F i g. 1 a enthält die negative Elektrode zusätzlich noch eine Entladereserve 7, damit bei einer Tiefentladung die Sauerstoffentwicklung erst dann beginnt, wenn bereits ein Teil des antipolaren Zusatzes der positiven Elektrode reduziert ist. Hierdurch wird die Zeitspanne von der Sauerstoffentwicklung bis zur Abschaltung der Entladung noch weiter verkürzt und damit der im Inneren der Zelle entstehende Sauerstoffdruck vermindert. Diese Maßnahme dient der höheren Betriebssicherheit einer gasdichten Zelle nach der Erfindung.In Fig. 1 a, the negative electrode also contains a discharge reserve 7, so that in the event of a deep discharge the development of oxygen only begins when part of the antipolar supplement is already present the positive electrode is reduced. This increases the time from oxygen evolution to Shutdown of the discharge is further shortened and with it the oxygen pressure inside the cell reduced. This measure serves to increase the operational safety of a gas-tight cell according to the invention.

F i g. 2 zeigt für die Ausführungsform gemäß Fi g. 1 die Richtung sowie den zeitlichen Verlauf des Potentials zwischen der Steuerelektrode und der positiven Elektrode während der Ladung b und der Entladung a am Beispiel eines gasdichten alkalischen Akkumulators. Hierbei ist die Steuerelektrode bei der Ladung negativ gegenüber der positiven Elektrode, bei der Entladung positiv gegen den antipolaren Zusatz dieser Elektrode. Die in der F i g. 2 angegebenen Potentialwerte gelten für gasdichte alkalischeF i g. 2 shows for the embodiment according to FIG. 1 the direction as well as the temporal course of the potential between the control electrode and the positive electrode during the charge b and the discharge a using the example of a gas-tight alkaline accumulator. In this case, the control electrode is negative in relation to the positive electrode when it is charged, and positive in relation to the antipolar addition of this electrode when it is discharged. The in the F i g. 2 specified potential values apply to gas-tight alkaline

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Akkumulatoren. Sie sind Richtwerte und im übrigen Die Fig. 6 zeigt am Beispiel eines gasdichten abhängig von der Größe des Widerstandes 6, der alkalischen Akkumulators den zugehörigen Potential-Größe des Entladestromes und Ladestromes sowie verlauf zwischen Steuerelektrode 5 und positiver von der Zellenkonstruktion und Beschaffenheit der Elektrode 3 bei Ladung b und Entladung a. Der zeit-Steuerelektrode. 5 liehe Verlauf ist grundsätzlich der gleiche wie imAccumulators. They are guide values and, for the rest, Fig. 6 shows the example of a gas-tight depending on the size of the resistor 6, the alkaline accumulator the associated potential size of the discharge current and charge current as well as the course between control electrode 5 and more positive of the cell construction and nature of the electrode 3 for loading b and unloading a. The time control electrode. 5 The course is basically the same as in

Die Fig. 3 und 3a zeigen die gleichen Elektroden- Falle der Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß3 and 3a show the same electrode trap of FIG. 2, but with the difference that

anordnungen und Kapazitätsverteilungen wie Fig. 1 die Potentialdifferenz bei der Entladung um einearrangements and capacity distributions as in FIG. 1, the potential difference during discharge by one

und 1 a. Die Steuerelektrode 5 ist jedoch über den Größenordnung geringer ist.and 1 a. The control electrode 5 is, however, about the order of magnitude smaller.

Widerstand 6 mit der negativen Elektrode 1 verbun- Bei den bisher beschriebenen Anordnungen ist jeden. Der gegen Ende der Ladung an der positiven io weils nur eine Steuerelektrode verwendet, die mit Elektrode 3 entstehende Sauerstoff gelangt zur Steuer- einer der beiden Elektroden, d. h. entweder mit der elektrode, die dann als sauerstoffreduzierende Elek- positiven oder mit der negativen Elektrode, verbuntrode (Kathode) arbeitet. Der infolge des Stromflusses den ist.Resistor 6 is connected to the negative electrode 1. In the arrangements described so far, each. Towards the end of the charge on the positive io because only one control electrode is used, which is with Electrode 3 resulting oxygen reaches the control of one of the two electrodes, d. H. either with the electrode, which is then used as an oxygen-reducing elec- trode, or connected to the negative electrode (Cathode) is working. Which is due to the flow of current.

durch den Widerstand 6 entstehende Potentialanstieg Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dieAccording to the invention, however, it is also possible to increase the potential caused by the resistor 6

am Widerstand 6 wird mittels einer Schaltvorrichtung 15 Anordnung so zu treffen, daß eine Steuerelektrodeat the resistor 6 is made by means of a switching device 15 arrangement so that a control electrode

zur Ladungsbegrenzung, d. h. Unterbrechung oder mittels eines, vorzugsweise automatisch arbeitendento limit the load, d. H. Interruption or by means of a, preferably automatically working

Herabsetzung des Ladestromes benutzt. Schalters bei Ladung mit der Elektrode der einenReduction of the charging current used. Switch when charging with the electrode of one

Am Ende der Entladung und bei beginnender Um- Polarität und bei der Entladung mit der ElektrodeAt the end of the discharge and when reversal of polarity begins and when discharging with the electrode

polung entwickelt sich an der ursprünglich negativen der anderen Polarität unter Zwischenschaltung despolarity develops at the originally negative of the other polarity with the interposition of the

Elektrode 1 und damit auch an der Steuerelektrode 5 20 Widerstandes 6 verbunden wird.Electrode 1 and thus also to the control electrode 5 20 resistor 6 is connected.

Sauerstoff. Hierdurch kommt es, wie zu den Fig. 1, Eine derartige Anordnung stellt die Fig. 7 dar.Oxygen. This results in, as in FIG. 1, such an arrangement is shown in FIG. 7.

1 a und 2 erläutert wurde, ebenfalls zu einem Poten- Sie ist im Prinzip eine Kombination der Anordnung1 a and 2 was explained, also to a potential It is in principle a combination of the arrangement

tialanstieg am Widerstand 6, der mittels einer Schalt- nach F i g. 1, die positive Elektrode betreffend, undtial increase at the resistor 6, which by means of a switching according to F i g. 1, concerning the positive electrode, and

vorrichtung die Entladung abschaltet. Im Fall der nach Fig. 3, die negative Elektrode betreffend.device switches off the discharge. In the case of that of Fig. 3, relating to the negative electrode.

Fig. 3 sind also die Funktionen der Steuerelektrode 25 Eine Steuerelektrode in dieser Schaltung in Ver-Fig. 3 are the functions of the control electrode 25. A control electrode in this circuit in comparison

bei Ladung und Entladung gegenüber der Ausfüh- bindung mit einem Schalter 9 kann wieder als bi-when charging and discharging compared to the execution binding with a switch 9 can be used again as a bi-

rung gemäß Fig. 1 vertauscht. funktioneile Steuerelektrode arbeiten, und zwar intion according to FIG. 1 interchanged. functional control electrode work, namely in

Anstatt eines antipolaren Anteils 4 kann die posi- folgender Weise:Instead of an antipolar component 4, the positive can be as follows:

tive Elektrode 3 auch eine Entladereserve besitzen. Für den Fall eines gasdicht verschlossenen Akku-tive electrode 3 also have a discharge reserve. In the event of a gas-tight sealed battery

Die F i g. 4 zeigt den Verlauf des Potentials der 30 mulators, beispielsweise eines gasdicht verschlosse-The F i g. 4 shows the course of the potential of the 30 mulators, for example a gas-tight closed

Steuerelektrode gegenüber der negativen Elektrode nen Ni-Cd-Akkumulators, enthält die negative Elek-Control electrode opposite the negative electrode of a Ni-Cd battery, contains the negative elec-

bei Ladung b und Entladung a. Entsprechend der trode 1 eine Ladereserve 2 und die positive Elek-for loading b and unloading a. According to the trode 1 a charge reserve 2 and the positive elec-

vertauschten Funktion der Steuerelektrode ist dieses trode 3 eine Entladereserve 8 oder antipolare Masse 4,If the function of the control electrode is reversed, this trode 3 is a discharge reserve 8 or antipolar ground 4,

Potential auch in seiner Richtung vertauscht, d. h. bei je nachdem, welche Funktion die Steuerelektrode 5Potential also reversed in its direction, i.e. H. depending on which function the control electrode 5

der Entladung α negativ, bei der Ladung b positiv 35 bei Tiefentladung mit Polumkehr ausüben soll. Diethe discharge α negative, with the charge b positive 35 should exert a deep discharge with pole reversal. the

gegenüber der negativen Elektrode 1. negative Elektrode 1 kann analog den Anordnungencompared to the negative electrode 1. negative electrode 1 can be analogous to the arrangements

Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung der Steuerelek- gemäß den Fig. la und 3a noch eine Entlade-Fig. 5 shows an arrangement of the Steuerelek- according to Figs. La and 3a nor a discharge

trode, die ebenfalls für gasdichte Zellen geeignet ist. reserve 7 enthalten.trode, which is also suitable for gas-tight cells. reserve 7 included.

Die negative Elektrode 1 mit der Ladereserve 2 ent- Bei Ladung kann erfindungsgemäß die Steuerelekhält die Entladereserve 7. Die positive Elektrode 3 40 trode 5 über den Widerstand 6 durch den Schalter 9 besitzt keinen antipolaren Zusatz. Die Kapazität der mit der positiven Elektrode 3 verbunden werden. In Zellen wird durch die positive Elektrode 3 begrenzt. diesem Fall arbeitet die Steuerelektrode als sauer-Am Ende der Ladung entwickelt sich an der Steuer- stoffentwickelnde Elektrode. Der bei Sauerstoffelektrode 5, wie bereits zu den Fig. 1 und la be- entwicklung an der Steuerelektrode 5 durch den Wischrieben wurde, Sauerstoff, und der damit verbun- 45 derstand 6 fließende Strom ruft an diesem einen dene Potentialanstieg am Widerstand 6 wird zur Be- Spannungsabfall hervor, der zu Schaltzwecken, d. h. einflussung der Ladung ausgenutzt. erfindungsgemäß zur Unterbrechung oder Ein- undThe negative electrode 1 with the charge reserve 2 contains the control element according to the invention the discharge reserve 7. The positive electrode 3 40 trode 5 via the resistor 6 through the switch 9 has no antipolar addition. The capacity to be connected to the positive electrode 3. In Cells is limited by the positive electrode 3. In this case the control electrode works as Sauer-Am At the end of the charge, the electrode developing the control substance develops. The one at the oxygen electrode 5, as was already the case with FIGS. 1 and 1 a, development on the control electrode 5 by the wipers was, oxygen, and the current flowing with it 45 calls at this one dene potential rise at the resistor 6 becomes the loading voltage drop, which is used for switching purposes, d. H. the influence of the charge exploited. according to the invention for interruption or input and

Am Ende der Entladung fällt das Potential der Ausschaltung des Ladestromes verwendet werdenAt the end of the discharge, the potential to switch off the charging current drops

positiven Elektrode 3 schnell ab, während die jetzt kann. Es ist andererseits auch möglich, bei der glei-positive electrode 3 quickly, while the can now. On the other hand, it is also possible for the same

sauerstoffreduzierende Steuerelektrode 5 noch eine 50 chen Anordnung die Steuerelektrode 5 durch denoxygen-reducing control electrode 5 nor a 50 chen arrangement, the control electrode 5 through the

gewisse Zeit ihr Potential behält. Hierdurch entsteht Schalter 9 bei Ladung der Zelle mit der negativenretains its potential for a certain period of time. This creates switch 9 when the cell is charged with the negative one

an der Steuerelektrode 5 ein positives Potential Elektrode 1 zu verbinden. In diesem Fall arbeitet dieto connect a positive potential electrode 1 to the control electrode 5. In this case the

gegenüber der positiven Elektrode 3. Der jetzt durch Steuerelektrode 5 wie gemäß Fig. 3 als sauerstoff-compared to the positive electrode 3. The now controlled electrode 5 as shown in FIG. 3 as an oxygen

den Widerstand 6 fließende Strom ruft an diesem reduzierende Elektrode. Dementsprechend stellen sichThe current flowing through the resistor 6 calls this reducing electrode. Make yourself accordingly

eine erhöhte Potentialdifferenz hervor und unterbricht 55 auch die gleichen Spannungsverhältnisse wie beian increased potential difference and interrupts 55 the same voltage relationships as in

mittels einer Schaltvorrichtung den Entladestrom. Fig. 6 ein.the discharge current by means of a switching device. Fig. 6 a.

Es hat sich gezeigt, daß in diesem Fall der Wider- Soll die Steuerelektrode 5 bei Tief entladung mitIt has been shown that, in this case, the target should also discharge the control electrode 5 when it is deeply discharged

stand 6 möglichst groß zu wählen ist, um die Steuer- Polumkehr als sauerstoffreduzierende Elektrode ar-Stand 6 should be selected as large as possible in order to use the control pole reversal as an oxygen-reducing electrode.

elektrode möglichst wenig zu belasten. Mittels einer beiten, so enthält die positive Elektrode 3 zweck-load the electrode as little as possible. By means of a beit, the positive electrode 3 contains

Schaltvorrichtung ist es möglich, den Widerstand 6 60 mäßig antipolare Masse 4, und die Steuerelektrode 5Switching device, it is possible to set the resistor 6 to 60 moderately antipolar ground 4, and the control electrode 5

bei Umschaltung von Ladung auf Entladung auto- ist durch den Schalter 9 mit der positiven Elektrode 3when switching from charge to discharge auto- is through the switch 9 with the positive electrode 3

matisch auf einen größeren Wert umzuschalten. verbunden. Dann liegen die gleichen Verhältnisseto switch automatically to a larger value. tied together. Then the same conditions apply

Dieses System kann vorteilhaft überall da ange- vor wie für die positive Elektrode gemäß F i g. 1This system can advantageously be used anywhere, such as for the positive electrode according to FIG. 1

wendet werden, wo eine Tiefentladung bzw. Um- bzw. 1 a, wobei die antipolare Masse 4 für eine gün-are used, where a deep discharge or Um- or 1 a, where the antipolar mass 4 for a favorable

polung der Zelle zu irreversiblen Elektrodenprozessen 65 stige Potentialeinstellung sorgt,polarity of the cell to irreversible electrode processes ensures 65-point potential adjustment,

führen würde, z. B. vorzugsweise für Bleiakkumula- Soll die Steuerelektrode 5 jedoch bei Tiefentladungwould lead, e.g. B. preferably for lead accumulators- Should the control electrode 5, however, be deeply discharged

toren. Die Entladung wird bereits abgeschaltet, ehe mit Polumkehr als sauerstoffentwickelnde Elektrodefools. The discharge is switched off before the pole is reversed as the oxygen-generating electrode

die Zellenspannung auf Null abfällt. arbeiten, so wird sie durch den Schalter 9 mit derthe cell voltage drops to zero. work, it is through the switch 9 with the

negativen Elektrode 1 verbunden. Die positive Elektrode 3 enthält dann antipolare Masse 4 oder eine Entladereserve 8, so daß dann die Wasserstoffentwicklung an der ursprünglich positiven Elektrode bzw. an der Steuerelektrode unterdrückt wird. Die antipolare Masse 4 muß in diesem Fall so bemessen sein, daß die positive Elektrode mehr reduzierbare Anteile enthält, als die negative Elektrode oxidierbare. negative electrode 1 connected. The positive electrode 3 then contains antipolar mass 4 or a Discharge reserve 8, so that the evolution of hydrogen at the originally positive electrode or is suppressed at the control electrode. The antipolar mass 4 must be dimensioned in this way in this case be that the positive electrode contains more reducible components than the negative electrode oxidizable.

Für den Fall, daß die Steuerelektrode gemäß Fig.7 als sauerstoffentwickelnde Elektrode bei der Ladung und Entladung arbeiten soll, ist sie mit der positiven Elektrode 3 bei der Ladung und mit der negativen Elektrode 1 bei der Entladung über den Schalter 9 zu verbinden. Der zeitliche Verlauf des für Schaltzwecke ausnutzbaren Spannungsabfalles am Widerstand 6 ist in Fig. 8 bei Ladung & und Entladung α dargestellt. Soll die Steuerelektrode als sauerstoffreduzierende Elektrode arbeiten, so ist sie bei Ladung mit der negativen Elektrode 1 und bei der Entladung mit der positiven Elektrode 3 zu verbinden. In the event that the control electrode according to FIG. 7 is to work as an oxygen-generating electrode during charging and discharging, it is to be connected via switch 9 to positive electrode 3 during charging and to negative electrode 1 during discharging. The time course of the voltage drop across resistor 6 that can be used for switching purposes is shown in FIG. 8 for charge & and discharge α . If the control electrode is to work as an oxygen-reducing electrode, it must be connected to the negative electrode 1 when it is charged and to the positive electrode 3 when it is discharged.

Eine sauerstoffentwickelnde Steuerelektrode kann ebenfalls für offen betriebene Zellen verwendet werden, wenn die Elektrode gegen Wasserstoffzutritt hinreichend geschützt ist und sie entsprechend F i g. 7 bei Ladung mit der positiven Elektrode 3, bei Tiefentladung mit Polumkehr mit der ursprünglich negativen Elektrode 1 verbunden ist. Hierbei ist es bezüglich der Funktion der Steuerelektrode gleichgültig, ob dann die positive Elektrode eine Entladereserve bzw. antipolare Masse besitzt oder nicht.An oxygen-generating control electrode can also be used for openly operated cells, if the electrode is adequately protected against the ingress of hydrogen and if it is in accordance with FIG. 7th with charging with the positive electrode 3, with deep discharge with pole reversal with the originally negative one Electrode 1 is connected. With regard to the function of the control electrode, it is irrelevant whether then the positive electrode has a discharge reserve or antipolar mass or not.

Die bisher beschriebenen Anordnungen für die Anwendung einer bifunktionellen Steuerelektrode, d. h. einer Steuerelektrode, die sowohl bei Ladung als auch bei Entladung für Schaltzwecke verwendet wird, enthalten in der offen oder gasdicht betriebenen oder wartungsarmen Zelle jeweils nur eine Steuerelektrode, die entweder fest mit einer Elektrode einer Polarität gekoppelt ist oder aber wechselweise mit der einen oder anderen Elektrode durch einen Schalter verbunden wird.The arrangements described so far for the use of a bifunctional control electrode, d. H. a control electrode that is used for switching purposes during both charging and discharging contains only one control electrode in the open or gas-tight or low-maintenance cell, which is either permanently coupled to an electrode of one polarity or alternately with one or the other electrode is connected by a switch.

Es liegt jedoch noch im Rahmen der Erfindung, statt einer bifunktionellen Elektrode auch ein Steuerelektrodenpaar mit Bifunktion anzuwenden.However, it is still within the scope of the invention to use a pair of control electrodes instead of a bifunctional electrode to be used with bifunction.

Die Anordnung ist wiederum grundsätzlich so getroffen, daß die beiden mit den regulären Elektroden verbundenen Steuerelektroden sowohl bei der Ladung wie auch bei Entladung bzw. Tiefentladung mit Polumkehr für Schaltzwecke verwendet werden können, und zwar jeweils die gleichen Steuerelektroden in Verbindung mit der gleichen regulären Elektrode.Again, the arrangement is basically such that the two with the regular electrodes connected control electrodes both when charging and when discharging or deep discharging Pole reversal can be used for switching purposes, in each case the same control electrodes in conjunction with the same regular electrode.

Eine derartige Anordnung ist in Fi g. 9 dargestellt. Diese Anordnung ist für gasdicht verschlossene Akkumulatoren, vorzugsweise für gasdichte alkalische Akkumulatoren mit den bekannten elektrochemischen Systemen Cadmium-Nickelhydroxid, Silberoxid-Cadmium, Silberoxid-Zink, verwendbar.Such an arrangement is shown in FIG. 9 shown. This arrangement is for gas-tight sealed accumulators, preferably for gas-tight alkaline batteries Batteries with the known electrochemical systems cadmium-nickel hydroxide, silver oxide-cadmium, Silver oxide-zinc, usable.

Die negative Elektrode 1 enthält eine Ladereserve 2 und ist über den Widerstand 6 a mit der Steuerelektrode 5 a verbunden. Die positive Elektrode 3 enthält einen antipolaren Anteil 4. Sie ist über einen Widerstand 6 b mit der Steuerelektrode 5 b verbunden.The negative electrode 1 contains a charge reserve 2 and is connected to the control electrode 5 a via the resistor 6 a. The positive electrode 3 includes an anti polar fraction 4. b is connected via a resistor 6 b connected to the control electrode. 5

Bei der Ladung dieses gasdicht verschlossenen Systems entwickelt sich an der positiven Elektrode zunächst Sauerstoff, während eine Wasserstoffentwicklung an der negativen Elektrode 1 durch deren Ladereserve verhindert wird. Die Steuerelektrode 5b arbeitet, wie schon vorstehend beschrieben, als sauerstoffentwickelnde Elektrode. Gleichzeitig hat die Sauerstoffelektrode 5 α die Funktion einer sauerstoffreduzierenden Elektrode.When charging this gas-tight sealed system, oxygen initially develops on the positive electrode, while hydrogen development on the negative electrode 1 is prevented by its charge reserve. As already described above, the control electrode 5b functions as an oxygen-generating electrode. At the same time, the oxygen electrode 5 α has the function of an oxygen-reducing electrode.

Nach Beginn der Sauerstoffentwicklung bildet sich wieder, wie beschrieben, über den Widerständen 6 a und 6 b jeweils eine Spannungsdifferenz aus, deren absolute Größe der Spannungsdifferenz gemäß Fig. 1 und 3 etwa entspricht. Infolgedessen besteht auchAfter the start of the evolution of oxygen, as described, a voltage difference is formed across the resistors 6 a and 6 b , the absolute size of which corresponds approximately to the voltage difference according to FIGS. 1 and 3. As a result, there is also

ίο eine Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt c an der Steuerelektrode 5 a und dem Punkt d an der Steuerelektrode 5 b, die in ihrer absoluten Größe zwischen den Spannungsabfällen über den beiden Widerständen liegt. Setzt man beispielsweise eineίο a voltage difference between point c on control electrode 5 a and point d on control electrode 5 b, the absolute size of which is between the voltage drops across the two resistors. For example, if you put a

is Ladespannung von etwa 1,5 V voraus, und liegt beispielsweise über dem Widerstand 6 a eine Spannung von 800 mV und über dem Widerstand 6 b eine Spannung von 100 mV, so beträgt jetzt die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Punkten c und d etwa 600 mV. Diese Spannungsdifferenz wird dann mittels zweckmäßig hochohmiger Schaltglieder zur Steuerung der Ladung, d. h. Abschaltung des Ladestromes oder Umschaltung auf einen niedrigeren Wert ausgenutzt. Hierbei enthält das Schaltglied im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Anordnungen, bei denen es bei Erreichen einer Maximalspannung schaltet, einen Minimalschalter, der die Schaltung bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes auslöst.If the charge voltage is around 1.5 V ahead, and if, for example , a voltage of 800 mV is across the resistor 6 a and a voltage of 100 mV across the resistor 6 b , the voltage difference between the two points c and d is now around 600 mV . This voltage difference is then used by means of appropriately high-resistance switching elements for controlling the charge, ie switching off the charging current or switching to a lower value. In this case, in contrast to the arrangements described above, in which it switches when a maximum voltage is reached, the switching element contains a minimum switch which triggers the switching when the value falls below a lower limit value.

Bei Entladung bzw. Tiefentladung mit Polumkehr kehren sich entsprechend der Wirkungsweise der bifunktionellen Steuerelektrode die Funktionen der Steuerelektrode um. Die mit der ursprünglich positiven Elektrode 3 verbundene Steuerelektrode 5 b wird jetzt zur sauerstoffreduzierenden Elektrode, die mit der ursprünglich negativen Elektrode 1 verbundene Steuerelektrode 5 a zur sauerstoffentwickelnden. Jetzt tritt zwischen Punkt c und d wieder die gleiche Spannungsdifferenz auf wie beim Ladevorgang, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen. Diese Spannungsdifferenz kann wieder in gleicher Weise wie die bei Ladung auftretende Spannungsdifferenz zu Schaltzwecken ausgenutzt werden, d. h. einen Entladestrom beispielsweise unterbrechen.In the case of discharge or deep discharge with polarity reversal, the functions of the control electrode are reversed according to the mode of action of the bifunctional control electrode. The control electrode 5 b connected to the originally positive electrode 3 now becomes the oxygen-reducing electrode, and the control electrode 5 a connected to the originally negative electrode 1 becomes the oxygen-generating electrode. The same voltage difference now occurs between points c and d as during the charging process, but with the opposite sign. This voltage difference can again be used for switching purposes in the same way as the voltage difference occurring during charging, that is to say interrupt a discharge current, for example.

Den zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen den Punkten c und d zeigt die Fig. 10 für Ladung α und Entladung b. Nach dem Vorhergesagten bedarf diese Abbildung keiner weiteren Erläuterung.The time course of the voltage between points c and d is shown in FIG. 10 for charge α and discharge b. After the foregoing, this figure does not need any further explanation.

Erfindungsgemäß ist es noch möglich, jede der beiden Elektrodenpolaritäten mit je einer festgekoppelten Steuerelektrode zu verbinden, jedoch die Funktion dieser Steuerelektroden jeweils nur für eine Steuerelektrode bei der Ladung und für die andere Steuerelektrode bei der Entladung bzw. Tief entladung mit Polumkehr auszunutzen. In diesem Fall wird dann die für die Ladung bzw. Entladung zu Schaltzwecken benötigte Spannung über dem Widerstand 6 a bzw. 6 b abgegriffen. Beispielsweise kann auf diese Weise gemäß Fig. 9 die Steuerelektrode5a bei der Ladung als sauerstoffreduzierende Elektrode den Ladevorgang steuern oder die Steuerelektrode 5 b als sauerstoffentwickelnde Elektrode. Bei der Entladung würde dann die Steuerelektrode 5 a als sauerstoffreduzierende Elektrode übernehmen und andererseits würde dann, wie bei der Ladung die Steuerelektrode5ö, bei der Entladung die Steuerelektrode 5 a als sauerstoffentwickelnde Elektrode wirken. Bei einem Lade-Entladezyklus arbeitet also jeweils die mit einer regulären Elektrode verbundene Steuer-According to the invention it is still possible to connect each of the two electrode polarities with a firmly coupled control electrode, but to use the function of these control electrodes only for one control electrode during charging and for the other control electrode during discharge or deep discharge with pole reversal. In this case, the voltage required for charging or discharging for switching purposes is tapped across the resistor 6 a or 6 b. For example, in this way, as shown in FIG. 9, the control electrode 5a can control the charging process during charging as an oxygen-reducing electrode, or the control electrode 5b can control the oxygen-generating electrode. Upon discharge, then the control electrode 5 would take a as oxygen-reducing electrode and on the other hand Steuerelektrode5ö, during discharge the control electrode 5 would then, as in the charge a oxygen-evolving electrode act as. During a charge-discharge cycle, the control unit connected to a regular electrode works.

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elektrode mit der mit der anderen regulären Elek- gegen die mit ihr verbundene reguläre Elektrode bzw.electrode with the regular electrode connected to the other regular electrode or

trode verbundene Steuerelektrode zusammen, und gegen die zweite Steuerelektrode, sind als Beispieltrode connected control electrode together, and against the second control electrode, are as an example

beide wirken dann jeweils als sauerstoffentwickelnde anzusehen und geben keine allgemein gültigen abso-both then act as oxygen-generating and do not give any generally valid absolute

oder als sauerstoffreduzierende Elektroden. Die Ka- luten Werte wieder, da diese von vielen Faktorenor as oxygen-reducing electrodes. The kalk values again as this depends on many factors

pazitätsverhältnisse entsprechen in diesem Fall der 5 wie z. B. der Größe der Elektrode, der Höhe descapacity ratios in this case correspond to FIG. B. the size of the electrode, the height of the

Fig. 9. Ladestromes, der Temperatur der Zellen, abhängigFig. 9. Charging current, depending on the temperature of the cells

Die Anwendung eines Paares von Steuerelektrode sind. Sämtliche hier angegebenen SpannungswerteThe application of a pair of control electrodes are. All voltage values given here

nach der Erfindung ist auch für offen beschriebene gelten für alkalische Zellen.according to the invention is also for openly described apply to alkaline cells.

oder wartungsarme Akkumulatoren möglich, wenn Aus der Schaltung der Steuerelektrode und deror low-maintenance accumulators possible if the circuit of the control electrode and the

die Kapazität der negativen Elektrode geringer ist als io Stromrichtung bei den beschriebenen elektroche-the capacity of the negative electrode is less than the current direction in the described electrochemical

die der positiven Elektrode, da z. B. im alkalischen mischen Reaktionen an der Steuerelektrode läßt sichthat of the positive electrode, since z. B. in the alkaline mix reactions at the control electrode can be

Akkumulator bei der Ladung und Entladung dann das Vorzeichen der Spannung gegen die reguläreAccumulator when charging and discharging then the sign of the voltage against the regular

die Sauerstoffentwicklung vor der Wasserstoffent- Elektrode ableiten.derive the evolution of oxygen in front of the hydrogen electrode.

wicklung eingesetzt und dadurch eine Potentialdiffe- Eine bifunktionelle Steuerelektrode nach der Er-winding used and thus a potential difference.

renz zwischen dem Steuerelektrodenpaar entsteht, 15 findung ist nicht nur vorteilhaft für eine Einzelzelle,between the pair of control electrodes arises, 15 finding is not only advantageous for a single cell,

bevor Wasserstoff entwickelt wird. Sind mehrere Zellen zu einem Batterieverband ver-before hydrogen is evolved. If several cells are combined in a battery bank

Weiterhin ist es schließlich noch möglich, jeweils einigt, ist es nicht erforderlich, sämtliche Zellen mit in sinnvoller Anlehnung an das vorstehend Ausge- einer Steuerelektrode auszurüsten. In diesem Fall geführte, bei der Ladung die mit einer Elektrode ver- nügt es eine Zelle oder einen Bruchteil der Zellen bundene Steuerelektrode und bei der Entladung dann 20 der Batterie mit einer Steuerelektrode zu versehen, die mit der anderen Elektrode verbundene Steuer- Bei Vorhandensein mehrerer Zellen mit Steuerelekelektrode für Schaltzwecke zu benutzen, wobei dann troden im Batterieverband kann die Schaltung so gediese beiden Elektroden jeweils die gleiche Funktion troffen werden, daß für den Fall, daß eine Steuerausüben, d. h. sich an ihnen Sauerstoff entwickelt. elektrode nicht einwandfrei arbeitete oder nichtFurthermore, it is finally still possible to agree, it is not necessary to use all cells to equip a control electrode in a sensible manner based on the above configuration. In this case, guided, When charging with an electrode, a cell or a fraction of the cells can be used to provide a bonded control electrode and then to provide the battery with a control electrode when discharging, the control electrode connected to the other electrode to use for switching purposes both electrodes each have the same function that in the event that a tax exercise, d. H. oxygen develops on them. electrode not working properly or not

Die über den Widerständen 6 a und 6 b abzu- 25 mehr arbeitete, dann eine andere Steuerelektrode dieWhich worked through the resistors 6 a and 6 b , then another control electrode

greifende Spannungsdifferenz kann dann zur Be- Schaltfunktion für die Batterie übernimmt, so daßCrossing voltage difference can then take over the loading switching function for the battery, so that

einflussung des Lade- oder Entladevorganges ausge- dann der Betrieb der Batterie mit einer erhöhteninfluence of the charging or discharging process then the operation of the battery with an increased

nutzt werden. Sicherheit erfolgt.be used. Security takes place.

Die Steuerelektroden müssen gegen die regulären Die Fig. 11 zeigt eine zur Abschaltung derThe control electrodes must be set against the regular ones. Fig. 11 shows one for switching off the

Elektroden isoliert werden. Ihre Anordnung inner- 30 Ladung bzw. Entladung vorgesehene Schaltvorrich-Electrodes are insulated. Their arrangement within the switching device provided for charging or discharging

halb der Zellen kann dann in gleicher Weise ge- tung, die gesteuert wird durch eine erfindungsgemäßehalf of the cells can then take place in the same way, which is controlled by an inventive

troffen werden, wie es nachstehend näher für einzelne Akkumulatorenzelle. Die angegebene Schaltvorrich-be met as detailed below for individual accumulator cells. The specified switching device

Steuerelektroden beschrieben ist. tung ist brauchbar für sämtliche in den F i g. 1 bis 10Control electrodes is described. tion is useful for all in the F i g. 1 to 10

In den bisher besprochenen Beispielen für die An- gezeigten Anordnungen.In the examples discussed so far for the arrangements shown.

Ordnung einer bifunktionellen Steuerelektrode war 35 Das Schaltbild zeigt die Vorrichtung während derOrder of a bifunctional control electrode was 35. The circuit diagram shows the device during the

diese vorzugsweise zwischen einer regulären positiven Ladung des Akkumulators.this preferably between a regular positive charge of the accumulator.

und einer regulären negativen Elektrode angeordnet. Das Ladegerät 11 ist mittels des Umschaltkontak-and a regular negative electrode. The charger 11 is by means of the switching contact

Besteht das Zellengehäuse aus Metall und ist es gegen tes 14' des Relais 14 über den Kontakt 12 mit dem zuIf the cell housing is made of metal and it is against tes 14 'of the relay 14 via the contact 12 with the to

den Plattensatz isoliert, so kann die Steuerelektrode ladenden Akkumulator 15 verbunden. Die erste Zelleinsulated the plate set, the control electrode charging accumulator 15 can be connected. The first cell

mit dem Zellengehäuse verbunden werden. Hierdurch 40 dieses Akkumulators besitzt eine Steuerelektrode 5,be connected to the cell housing. As a result, 40 of this accumulator has a control electrode 5,

ist eine einfache Anschlußmöglichkeit für die Steuer- die, wie schon aus den vorhergehenden Figuren er-is a simple connection option for the control which, as already shown in the previous figures,

elektrode gegeben. Es ist auch möglich, in diesem sichtlich, über den Widerstand 6 c und den Umschalt-electrode given. It is also possible, in this visually, via the resistor 6 c and the switching

FaIl das Zellengehäuse selbst als Steuerelektrode zu kontakt 14" bzw. Kontakt 19 mit der positiven Elek-If the cell housing itself is used as a control electrode for contact 14 "or contact 19 with the positive elec-

verwenden. trode 3 der ersten Zelle verbunden ist. Der Wider-use. trode 3 of the first cell is connected. The cons

Weiterhin ist es möglich, die Steuerelektrode an 45 stand 6 c ist in weiten Bereichen einstellbar, so daß der Außenseite des Plattenpaketes, d. h. zwischen die nachfolgenden Schaltglieder bei verschiedenen Zellengehäuse und einer außen liegenden Elektrode Ladeströmen und Zellenkonstruktionen an die Steueranzuordnen, wobei sie zweckmäßig gegen das Ge- elektrode angepaßt werden können,
häuse, sofern dieses aus Metall besteht, und die be- Die zur Ladungsbegrenzung dienende Ansprechnachbarte Elektrode durch eine geeignete Separation 50 spannung wird über den Spannungsteiler 21 eingeisoliert wird. Je nach der der Steuerelektrode züge- stellt und über die Umschaltkontakte 14"' und 14"" dachten Funktion wird diese dann mit dem positiven des Relais 14 dem Eingang eines Transistorrelais 30 oder negativen Pol der Zelle unter Zwischenschal- zugeführt. Das Transistorrelais besitzt eine hohe tung eines Widerstandes 6 verbunden. Es ist in die- Ansprechempfindlichkeit, die beispielsweise bei etwa sem Fall zweckmäßig, eine sauerstoffreduzierende 55 10 mV liegt und ist daher wegen der geringen Span-Steuerelektrode in der Nachbarschaft einer positiven nungen, die am Widerstand 6 c auftreten, als Schalt-Hauptelektrode anzuordnen. element hier besonders gut geeignet.Furthermore, it is possible, the control electrode at 45 stand 6 c is adjustable over a wide range, so that the outside of the plate pack, i.e. between the following switching elements in different cell housings and an external electrode, charge currents and cell structures to the control, whereby it is useful against the Electrode can be adapted,
housing, provided this is made of metal, and the voltage is insulated by means of the voltage divider 21. Depending on the function provided by the control electrode and via the changeover contacts 14 "'and 14"", this is then fed to the input of a transistor relay 30 with the positive of the relay 14 or the negative pole of the cell with interconnection direction of a resistor 6. It is in the sensitivity, which is useful for example in about this case, an oxygen-reducing 55 10 mV and is therefore due to the low span control electrode in the vicinity of a positive voltage that occurs at the resistor 6c, to be arranged as a switching main electrode. Element particularly well suited here.

Wie schon im vorstehenden Text hervorgehoben Wird die am Spannungsteiler 21 eingestellte Anwurde, sind die Systeme nach den F i g. 1, 1 a, 3, 3 a, Sprechspannung für Ladungsende erreicht, schaltet 5, 7 und 9 für gasdicht verschlossene Akkumulatoren 60 das Transistorrelais 30 durch, wobei dessen Kontakt geeignet. Die Systeme nach den Fig. 7 und 9 können 31 geschlossen wird. Hierdurch wird das Stromstoßzur Steuerung von Zellen offener Bauart verwendet relais 40 eingeschaltet, welches über seinen Kontakt werden. Ebenso können auch bei sinnvoller Auswahl 40' das Relais 14 betätigt. Damit erhält das Relais des Systems der Steuerelektrode wartungsarme Akku- Strom und seine Kontakte 14', 14", 14'" und 14"" mulatoren in dieser Weise gesteuert werden. 65 schalten um. Als Folge dieser Schaltvorgänge wirdAs already highlighted in the text above, if the application set on the voltage divider 21, are the systems according to FIGS. 1, 1 a, 3, 3 a, speech voltage for end of charge reached, switches 5, 7 and 9 for gas-tight sealed accumulators 60 through the transistor relay 30, with its contact suitable. The systems according to FIGS. 7 and 9 can 31 is closed. This makes the rush current to Open cell control uses relay 40 switched on, which is via its contact will. Likewise, the relay 14 can also be actuated with a sensible selection 40 '. This gives the relay of the system of the control electrode low-maintenance battery power and its contacts 14 ', 14 ", 14'" and 14 "" mulators can be controlled in this way. 65 toggle. As a result of these switching operations

Die in den Fig.2, 4, 6, 8 und 10 dargestellten der Umschaltkontakt 14' mit dem Kontakt 13 verzeitlichen Verläufe des Spannungsabfalles über dem bunden, d. h. der Akkumulator 15 ist vom Ladegerät Widerstand 6, d. h. der Spannung der Steuerelektrode 11 abgetrennt und liegt am Spannungsmesser 16, derThe changeover contact 14 ′ shown in FIGS. 2, 4, 6, 8 and 10 with the contact 13 time Gradients of the voltage drop across the bound, d. H. the accumulator 15 is from the charger Resistor 6, d. H. the voltage of the control electrode 11 is separated and is located on the voltmeter 16, the

anzeigt, daß die Batterie entladebereit ist. Über den Schalter 18 kann der Verbraucher 17 mit dem Akkumulator 15 verbunden werden. Durch das gleichzeitige Umschalten sämtlicher Kontakte des Relais 14, wird weiterhin über den Umschaltkontakt 14" der Widerstandes zwischen Steuerelektrode5 und positiven Pol der ersten Zelle der Batterie 15 geschaltet. Dieser Widerstand 6 d ist ebenfalls einstellbar und sorgt für eine entsprechende Anpassung der nachfolgenden Schaltglieder an die Steuerelektrode bei verschiedenen Entladeströmen und Zellenkonstruktionen. Der über den Umschaltkontakt 14'" bzw. Schaltungspunkt 23 jetzt eingeschaltete Spannungsteiler 24 dient zur Einstellung der Ansprechspannung zur Begrenzung der Entladung.indicates that the battery is ready to discharge. The consumer 17 can be connected to the accumulator 15 via the switch 18. By the simultaneous switching of all the contacts of the relay 14 is further connected through the change-over 14 'of the resistance between Steuerelektrode5 and positive pole of the first cell of the battery 15. This resistor 6 d is also adjustable and provides a corresponding adjustment of the following switch elements to the Control electrode for different discharge currents and cell constructions. The voltage divider 24, which is now switched on via the changeover contact 14 '"or switching point 23, is used to set the response voltage to limit the discharge.

Da in den meisten der angeführten Beispiele die Polarität der Spannung zwischen Steuerelektrode und Hauptelektrode bei Ladungs- bzw. Entladungsende ihre Richtung wechselt, das Transistorrelais 30 jedoch nur in einer Richtung anspricht, ist eine Polumschaltung des Relais 30 vorgesehen. Dies geschieht automatisch über den Umschaltkontakt 14"" des Relais 14, der bei Entladung mit dem Kontakt 26 verbunden ist, bei Ladung hingegen mit Kontakt 25.Since in most of the examples given, the polarity of the voltage between the control electrode and Main electrode changes direction at the end of charge or discharge, but transistor relay 30 only responds in one direction, a pole switching of the relay 30 is provided. this happens automatically via the changeover contact 14 "" of the relay 14, which when discharged with the contact 26 is connected, but when charged with contact 25.

Bei Erreichen der eingestellten Ansprechspannung für Entladeschluß spricht das Transistorrelais 30 wiederum an, sein Schalter 31 schließt, das Stromstoßrelais 40 spricht an, sein Kontakt 40' öffnet und Relais 14 wird abgeschaltet. Dadurch wird der Akkumulator 15 wieder an das Ladegerät 11 angeschlossen und erneut geladen.When the set response voltage for the end of discharge is reached, the transistor relay speaks 30 in turn on, its switch 31 closes, the impulse relay 40 responds, its contact 40 'opens and relay 14 is switched off. As a result, the accumulator 15 is reconnected to the charger 11 and reloaded.

Die verwendeten Relais können durch Einsatz von Transistoren bzw. steuerbaren Dioden ersetzt werden, wenn man auf mechanische Kontakte vollkommen verzichtet.The relays used can be replaced by the use of transistors or controllable diodes, if you completely dispense with mechanical contacts.

Die beschriebene Schaltung gestattet es in einfacher Weise, sowohl Ladung als auch Entladung beliebiger Akkumulatoren mit Steuerelektroden zu begrenzen bzw. zu steuern.The circuit described allows both charging and discharging in a simple manner to limit or control any accumulators with control electrodes.

Die bifunktionellen Steuerelektroden nach der Erfindung sind bei sinnvoller Anpassung geeignet für die offenen, wartungsarmen, wartungsfreien und gasdicht verschlossenen Bauarten aller bekannten elektrochemischen Systeme, z. B. der mit alkalischen Elektrolyten arbeitenden elektrochemischen Systeme Nickelhydroxid/Cadmium, Silberoxid/Cadmium, Nikkelhydroxid/Zink, Süberoxid/Zink bzw. des mit Schwefelsäureelektrolyten arbeitenden elektrochemischen Systems Bleidioxid/Blei.The bifunctional control electrodes according to the invention are suitable if they are appropriately adapted for the open, low-maintenance, maintenance-free and gas-tight sealed designs of all known electrochemical systems, e.g. B. the electrochemical systems working with alkaline electrolytes Nickel hydroxide / cadmium, silver oxide / cadmium, nickel hydroxide / zinc, Super oxide / zinc or the electrochemical one working with sulfuric acid electrolytes Systems lead dioxide / lead.

Während bisher die Ladung offener und gasdichter Zellen sich normalerweise über längere Zeiträume erstreckte, ist es nach der Erfindung in vorteilhafter Weise möglich, Akkumulatorenzellen in kurzer Zeit, z. B. in 1 bis 2 Stunden aufzuladen bzw., wenn bei etwa nicht bekanntem Ladezustand eine Nachladung erforderlich ist, in kürzerer Zeit diese Nachladung durchzuführen, ohne eine Überladung und eine schädliche Erwärmung der Zelle befürchten zu müssen. Es ist also durch Verwendung der erfindungsgemäßen Akkumulatorenzelle mit Steuerelektrode möglieh, die bisher übliche Dauerladung, die sich über lange Zeiten erstreckt, durch eine Schneiladung, die eine wesentliche Rationalisierung der Ladung mit sich bringt, zu ersetzen. Ebenso kann eine Zelle, die mit einer Steuerelektrode nach der Erfindung ausgerüstet ist, in häufigem Wechsel geladen und entladen werden, ohne daß eine Schädigung der Zelle erfolgt. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des neuen Verfahrens zur Überwachung von Ladung und Entladung bei Zellen höherer Kapazitäten.While so far the charge of open and gas-tight cells has normally been over long periods of time extended, it is possible according to the invention in an advantageous manner, accumulator cells in a short time, z. B. can be charged in 1 to 2 hours or, if the state of charge is unknown, a recharge it is necessary to carry out this recharge in a shorter time, without an overload and a having to fear harmful heating of the cell. So it is by using the inventive Accumulator cell with control electrode möglieh, the previously usual continuous charge, which is about long periods of time, thanks to a snow load, which is a substantial streamlining of the load brings itself to replace. Likewise, a cell equipped with a control electrode according to the invention can be used is to be charged and discharged in frequent alternation without damaging the cell he follows. The use of the new method for monitoring cargo and is particularly advantageous Discharge in cells with higher capacities.

Claims

Patent claims:

1. Accumulator cell, which has a control electrode in addition to positive and negative main electrodes contains, which responds to the state of charge of the accumulator cell and to control the Used to charge or discharge the accumulator cell, characterized in that it contains at least one control electrode which is a bifunctional electrochemically inert electrode which has no active mass possesses and whose sheet resistance is independent of the state of charge of the main electrode and the when charging or discharging gas develops or consumes gas that the control electrode has electrical Components is connected to one of the main electrodes during charge and discharge that the Kapzität and the state of charge of the main electrodes adapted to the function of the control electrode and that the control electrode, which has a different potential from the main electrode possesses, electrochemically when charging or discharging through gas development or gas consumption is polarized in such a way that the electrical component between the main electrode and the associated Control electrode towards the end of the charge or discharge on to control the charge and / or discharge of the accumulator cell serving voltage drop sets.

2. Accumulator cell according to claim 1, characterized in that it is a bifunctional Control electrode (5) contains either the positive electrode (3) or the negative Electrode (1) is electrically connected.

3. Accumulator cell according to claims 1 and 2, characterized in that it is sealed gas-tight and contains an alkaline electrolyte and that the control electrode (5) is connected to the positive electrode (3), the negative electrode (1) has a charge reserve (2 ) and the positive electrode (3) has an addition of antipolar mass (4).

4. Accumulator cell according to Claims 1 and 2, characterized in that it is gas-tight is closed and contains an alkaline electrolyte and that the control electrode (5) with the negative electrode (1) is connected, the negative electrode (1) a charge reserve (2) and the positive electrode (3) has an addition of antipolar mass (4).

5. accumulator cell according to claim 4, characterized in that the positive electrode (3) contains a discharge reserve in place of the antipolar additive (4).

6. accumulator cell according to claims 3 and 4, characterized in that the negative Electrode (1) also has a discharge reserve (7) which is equal to or less than the reduction capacity of the antipolar additive (4) of the positive electrode (3).

7. accumulator cell according to claims 1 and 2, characterized in that the control electrode (5) is connected to the positive electrode (3), the negative electrode (1) a charge reserve (2) and a discharge reserve (7).

8. accumulator cell according to claims 1 and 2, characterized in that the control electrode (5) via an automatically operating switch (9) when charging with the positive Electrode (3) and is connected to the negative electrode (1) during discharge and that the negative electrode has a lower capacity than the positive electrode.

9. accumulator cell according to claims 1 and 2, characterized in that it is gas-tight is sealed and contains an alkaline electrolyte and that the control electrode (5) over an automatically operating switch (9) when charging with the positive electrode (3) and is connected to the negative electrode (1) during discharge, the negative electrode (1) a charge reserve (2) and the positive electrode (3) antipolar ground (4) or a discharge reserve

(8) contains, the amount of which is such that the positive electrode (3) has more reducible components has as the negative electrode (1) oxidizable.

10. Accumulator cell according to claims 1 and 2, characterized in that it is gas-tight is sealed and contains an alkaline electrolyte and that the control electrode (5) over an automatically operating switch (9) when charging with the negative electrode (1) and is connected to the positive electrode (3) during discharge, the negative electrode (1) a charge reserve (2) and the positive electrode (3) contains antipolar mass (4).

11. Accumulator cell according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that that the control electrode is arranged on the outside of the plate pack.

1 sheet of drawings 009 547/136